Knuth es el autor de la obra de varios volúmenes The Art of Computer Programming . Contribuyó al desarrollo del análisis riguroso de la complejidad computacional de los algoritmos y sistematizó técnicas matemáticas formales para ello. En el proceso, también popularizó la notación asintótica . Además de contribuciones fundamentales en varias ramas de la informática teórica , Knuth es el creador del sistema de composición tipográfica por ordenador TeX , el lenguaje de definición de fuentes y sistema de representación relacionado METAFONT y la familia de tipos de letra Computer Modern .
Donald Knuth nació en Milwaukee , Wisconsin , hijo de Ervin Henry Knuth y Louise Marie Bohning. [6] Él describe su herencia como "alemán luterano del medio oeste". [7] : 66 Su padre era dueño de una pequeña imprenta y enseñaba contabilidad. [8] Mientras estudiaba en la Milwaukee Lutheran High School , Knuth pensó en formas ingeniosas de resolver problemas. Por ejemplo, en octavo grado, participó en un concurso para encontrar la cantidad de palabras que las letras de "Ziegler's Giant Bar" podían reorganizarse para crear; los jueces habían identificado 2500 de esas palabras. Con el tiempo que ganó fuera de la escuela debido a un falso dolor de estómago, Knuth usó un diccionario completo y determinó si cada entrada del diccionario podía formarse usando las letras de la frase. Usando este algoritmo, identificó más de 4500 palabras y ganó el concurso. [7] : 3 Como premios, la escuela recibió un televisor nuevo y suficientes barras de chocolate para que comieran todos sus compañeros. [9] [10]
Educación
Knuth recibió una beca de física para el Instituto Case de Tecnología (ahora parte de la Universidad Case Western Reserve ) en Cleveland , Ohio, matriculándose en 1956. [11] También se unió al Capítulo Beta Nu de la fraternidad Theta Chi . Mientras estudiaba física en Case, Knuth conoció el IBM 650 , una de las primeras computadoras comerciales . Después de leer el manual de la computadora, Knuth decidió reescribir el código ensamblador y compilador para la máquina que se usaba en su escuela porque creía que podía hacerlo mejor. [12]
En 1958, Knuth creó un programa para ayudar al equipo de baloncesto de su escuela a ganar sus partidos. [13] Asignó "valores" a los jugadores para medir su probabilidad de anotar puntos, un enfoque novedoso sobre el que más tarde informaron Newsweek y CBS Evening News . [12]
Knuth fue uno de los editores fundadores de la revista Engineering and Science Review del Case Institute , que ganó un premio nacional como mejor revista técnica en 1959. [14] [15] Luego pasó de la física a las matemáticas y recibió dos títulos de Case en 1960: [11] su Licenciatura en Ciencias y, simultáneamente, una maestría en ciencias por un premio especial de la facultad, que consideró su trabajo excepcionalmente sobresaliente. [4] [12]
Al final de su último año en Case en 1960, Knuth propuso a Burroughs Corporation escribir un compilador ALGOL para el B205 por $5,500. La propuesta fue aceptada y trabajó en el compilador ALGOL entre su graduación en Case y su ingreso en Cal Tech. [7] : 66 [16] : 7
En 1963, con el matemático Marshall Hall como asesor, [2] obtuvo un doctorado en matemáticas en el Instituto Tecnológico de California , con una tesis titulada Semicampos finitos y planos proyectivos . [17]
Trabajos tempranos
En 1963, después de recibir su doctorado, Knuth se unió a la facultad de Caltech como profesor asistente. [18]
Mientras estuvo en Caltech y después del éxito del compilador ALGOL Burroughs B205, se convirtió en consultor de Burroughs Corporation, incorporándose al Departamento de Planificación de Productos. En Caltech trabajaba como matemático, pero en Burroughs como programador, trabajando con las personas que él consideraba que habían escrito el mejor software en ese momento en el compilador ALGOL para el ordenador B220 (sucesor del B205). [7] : 9
Le ofrecieron un contrato de 100.000 dólares para escribir compiladores en Green Tree Corporation, pero lo rechazó porque decidió no optimizar los ingresos y continuó en Caltech y Burroughs. Recibió una beca de la National Science Foundation y una beca de la Woodrow Wilson Foundation, pero le pusieron la condición de que no pudiera hacer nada más que estudiar como estudiante de posgrado, por lo que no podría continuar como consultor de Burroughs. Decidió rechazar las becas y continuó con Burroughs. [7] : 12
En el verano de 1962, escribió un compilador FORTRAN para Univac, pero consideró que “vendí mi alma al diablo” para escribir un compilador FORTRAN. [7] : 15
Después de graduarse, Knuth regresó a Burroughs en junio de 1961, pero no les dijo que se había graduado con un título de maestría, en lugar del esperado título de licenciatura. Impresionado por el diagrama de sintaxis de ALGOL, la tabla de símbolos, el enfoque de descenso recursivo y la separación de las funciones de escaneo, análisis y emisión del compilador, Knuth sugirió una extensión de la tabla de símbolos para que un símbolo pudiera representar una cadena de símbolos. Esto se convirtió en la base de DEFINE en Burroughs ALGOL, que desde entonces ha sido adoptado por otros lenguajes. Sin embargo, a algunos realmente no les gustó la idea y querían que DEFINE se eliminara. La última persona que pensó que era una idea terrible fue Edsger Dijkstra en una visita a Burroughs. [16] : 17
Knuth trabajó en lenguajes de simulación en Burroughs y produjo SOL (Simulation Oriented Language), una mejora del lenguaje de última generación, co-diseñado con J. McNeeley. Asistió a una conferencia en Noruega en mayo de 1967 organizada por las personas que inventaron el lenguaje Simula. Knuth influyó en Burroughs para que utilizara Simula. [19] [20]
Knuth tuvo una larga asociación con Burroughs como consultor desde 1960 a 1968 hasta su paso a un trabajo más académico en Stanford en 1969. [21] [22]
En 1962, Knuth aceptó un encargo de Addison-Wesley para escribir un libro sobre compiladores de lenguajes de programación informática . Mientras trabajaba en este proyecto, decidió que no podía tratar adecuadamente el tema sin desarrollar primero una teoría fundamental de la programación informática, que se convirtió en El arte de la programación informática . Originalmente planeó publicarlo como un solo libro, pero a medida que desarrollaba su esquema para el libro, concluyó que necesitaba seis volúmenes, y luego siete, para cubrir completamente el tema. Publicó el primer volumen en 1968. [23]
En 1969, Knuth dejó su puesto en Princeton para unirse a la facultad de la Universidad de Stanford , [26] donde se convirtió en profesor Fletcher Jones de Ciencias de la Computación en 1977. Se convirtió en profesor de El arte de la programación informática en 1990 y ha sido emérito desde 1993. [27] [28]
Escritos
Knuth es escritor y científico informático. [18]
El arte de la programación informática(TAOCP)
"La mejor manera de comunicarse de un ser humano a otro es a través de una historia".
—Donald Knuth [25]
En los años 70, Knuth dijo que la informática era "un campo totalmente nuevo sin identidad real. Y el nivel de las publicaciones disponibles no era muy alto. Muchos de los artículos que se publicaban eran sencillamente erróneos... De modo que una de mis motivaciones era aclarar una historia que había sido muy mal contada". [29]
De 1972 a 1973, Knuth pasó un año en la Universidad de Oslo , entre personas como Ole-Johan Dahl . Allí era donde originalmente había pensado escribir el séptimo volumen de su serie de libros, que iba a tratar sobre lenguajes de programación. Pero Knuth sólo había terminado los dos primeros volúmenes cuando llegó a Oslo, por lo que dedicó el año al tercer volumen, además de a la docencia. El tercer volumen se publicó justo después de que Knuth regresara a Stanford en 1973. [30]
En 2011, se publicó el Volumen 4A. [23] Concrete Mathematics: A Foundation for Computer Science 2nd ed., que se originó con una expansión de la sección de preliminares matemáticos del Volumen 1 de TAoCP , se publicó en 1994. En abril de 2020, Knuth dijo que anticipaba que el Volumen 4 tendrá al menos las partes A a F. [25] El Volumen 4B se publicó en octubre de 2022.
Otras obras
Knuth también es autor de Surreal Numbers , [31] una novela corta matemática sobre la construcción de un sistema alternativo de números a partir de la teoría de conjuntos de John Conway . En lugar de simplemente explicar el tema, el libro busca mostrar el desarrollo de las matemáticas. Knuth quería que el libro preparara a los estudiantes para realizar investigaciones originales y creativas.
Knuth también aparece en varios videos de Numberphile [35] y Computerphile en YouTube , donde analiza temas que van desde cómo escribir Surreal Numbers [36] hasta por qué no usa el correo electrónico. [37]
Obras sobre sus creencias religiosas
Además de sus escritos sobre informática, Knuth, luterano , [38] es también el autor de 3:16 Bible Texts Illuminated , [39] en el que examina la Biblia mediante un proceso de muestreo sistemático , es decir, un análisis del capítulo 3, versículo 16 de cada libro. Cada versículo está acompañado de una representación en arte caligráfico, aportada por un grupo de calígrafos dirigido por Hermann Zapf . Knuth fue invitado a dar una serie de conferencias en el MIT sobre las opiniones sobre religión y informática detrás de su proyecto 3:16, lo que resultó en otro libro, Things a Computer Scientist Rarely Talks About , donde publicó las conferencias God and Computer Science . [40]
En la década de 1970, los editores de TAOCP abandonaron Monotype en favor de la fotocomposición . Knuth se sintió tan frustrado por la incapacidad de este último sistema para acercarse a la calidad de los volúmenes anteriores, que se componían con el sistema más antiguo, que se tomó un tiempo para trabajar en la composición tipográfica digital y creó TeX y Metafont . [43]
Programación alfabetizada
Mientras desarrollaba TeX, Knuth creó una nueva metodología de programación, a la que llamó programación alfabetizada , porque creía que los programadores deberían pensar en los programas como obras literarias:
En lugar de imaginar que nuestra tarea principal es indicarle a una computadora qué hacer, concentrémonos más bien en explicar a los seres humanos lo que queremos que haga una computadora. [44]
Knuth incorporó la idea de la programación alfabetizada en el sistema WEB . La misma fuente WEB se utiliza para tejer un archivo TeX y para enredar un archivo fuente Pascal . Estos a su vez producen una descripción legible del programa y un binario ejecutable respectivamente. Una iteración posterior del sistema, CWEB , reemplaza Pascal con C , C++ y Java . [45]
Knuth utilizó WEB para programar TeX y METAFONT, y publicó ambos programas como libros, ambos publicados originalmente el mismo año: TeX: The Program (1986); y METAFONT: The Program (1986). [46] Casi al mismo tiempo, LaTeX , el paquete de macros ampliamente adoptado basado en TeX, fue desarrollado por primera vez por Leslie Lamport , quien luego publicó su primer manual de usuario en 1986. [47]
Vida personal
Donald Knuth se casó con Nancy Jill Carter el 24 de junio de 1961, mientras era estudiante de posgrado en el Instituto Tecnológico de California. Tienen dos hijos: John Martin Knuth y Jennifer Sierra Knuth. [48]
Knuth es organista y compositor . Él y su padre sirvieron como organistas para congregaciones luteranas. Knuth y su esposa tienen un órgano de 16 registros en su casa. [51] En 2016 completó una pieza para órgano, Fantasia Apocalyptica , a la que llama una "traducción del texto griego del Apocalipsis de San Juan el Divino a la música". Se estrenó en Suecia el 10 de enero de 2018. [52]
Nombre chino
El nombre chino de Knuth es Gao Dena ( chino simplificado :高德纳; chino tradicional :高德納; pinyin : Gāo Dénà ). [53] [3] Frances Yao le dio este nombre en 1977 poco antes de realizar un viaje de tres semanas a China . [3] [54] En la traducción china de 1980 del Volumen 1 de El arte de la programación informática ( chino simplificado :计算机程序设计艺术; chino tradicional :計算機程式設計藝術; pinyin : Jìsuànjī chéngxù shèjì yìshù ), Knuth explica que adoptó su nombre chino porque quería ser conocido por el creciente número de programadores informáticos en China en ese momento. En 1989, su nombre chino fue colocado en la parte superior del encabezado del Journal of Computer Science and Technology , que Knuth dice "me hace sentir cerca de todos los chinos aunque no pueda hablar su idioma". [54]
Preocupaciones de salud
En 2006, a Knuth le diagnosticaron cáncer de próstata . Se sometió a una operación en diciembre de ese año y dijo en su video autobiográfico: "Un poco de radioterapia... como precaución, pero el pronóstico parece bastante bueno". [55]
Knuth solía pagar una comisión de 2,56 dólares por cualquier error tipográfico o equivocación descubierta en sus libros, porque "256 centavos son un dólar hexadecimal ", y 0,32 dólares por "sugerencias valiosas". Según un artículo de la revista Technology Review del Instituto Tecnológico de Massachusetts , estos cheques de recompensa de Knuth están "entre los trofeos más preciados de la informática". Knuth tuvo que dejar de enviar cheques reales en 2008 debido a un fraude bancario, y ahora da a cada persona que encuentre un error un "certificado de depósito" de un saldo que figura públicamente en su ficticio "Banco de San Serriffe ". [56]
Una vez advirtió a un corresponsal: "Tenga cuidado con los errores en el código anterior; solo lo he demostrado correcto, no lo he probado". [3]
En 1957, Knuth publicó su primer artículo "científico" en una revista escolar bajo el título "El sistema de pesos y medidas de Potrzebie ". En él, definió la unidad fundamental de longitud como el espesor de Mad No. 26, y denominó la unidad fundamental de fuerza "whatmeworry". Mad publicó el artículo en el número 33 (junio de 1957). [57] [58]
Para demostrar el concepto de recursión , Knuth refirió intencionalmente "Definición circular" y "Definición, circular" entre sí en el índice de El arte de la programación informática , volumen 1 .
Cuando DEK impartió por primera vez Matemáticas del hormigón en Stanford, explicó el título, un tanto extraño, diciendo que se trataba de un intento de impartir un curso de matemáticas que fuera difícil en lugar de suave. Anunció que, contrariamente a las expectativas de sus colegas, no iba a enseñar la teoría de los áridos, ni el teorema de incrustación de Stone , ni siquiera la compactación de Stone-Čech . (Varios estudiantes del departamento de ingeniería civil se levantaron y abandonaron la sala en silencio.)
En la Conferencia TUG 2010, Knuth anunció un sucesor satírico basado en XML para TeX, titulado "iTeX" ( pronunciado [iː˨˩˦tɛks˧˥] , interpretado con un repique de campana), que admitiría características como unidades irracionales escaladas arbitrariamente, impresión 3D , entrada de sismógrafos y monitores cardíacos, animación y sonido estereofónico. [59] [60] [61]
Knuth fue elegido miembro distinguido de la British Computer Society (DFBCS) en 1980 en reconocimiento a sus contribuciones al campo de la informática. [62]
En 1990, se le concedió el título académico único de Profesor de El Arte de la Programación de Computadoras ; el título ha sido revisado desde entonces a Profesor Emérito de El Arte de la Programación de Computadoras .
Miembro del Museo de Historia de la Computación "por su trabajo fundamental temprano en la historia de los algoritmos informáticos, el desarrollo del lenguaje de composición tipográfica TeX y por sus importantes contribuciones a las matemáticas y la informática". 1998 [74]
Asteroide 21656 Knuth , nombrado en su honor en mayo de 2001 [75] [76]
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Computadoras y composición tipográfica (todos los libros son de tapa dura a menos que se indique lo contrario):
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——— (1984). Computadoras y composición tipográfica. Vol. A, The TeXbook. Reading, MA : Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-13448-3.(de tapa blanda).
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